Sellos mecánicosJuegan un papel muy importante a la hora de evitar fugas en muchas industrias diferentes. En la industria marina existensellos mecánicos de bomba, sellos mecánicos de eje giratorio. Y en la industria del petróleo y el gas haysellos mecánicos de cartucho,sellos mecánicos divididos o sellos mecánicos de gas seco. En la industria del automóvil existen sellos mecánicos de agua. Y en la industria química existen sellos mecánicos para mezcladores (sellos mecánicos para agitadores) y sellos mecánicos para compresores.
Dependiendo de las diferentes condiciones de uso, se requiere la solución de sellado mecánico con diferentes materiales. Hay muchos tipos de materiales utilizados en lasellos mecánicos del eje tales como sellos mecánicos cerámicos, sellos mecánicos de carbono, sellos mecánicos de carburo de silicona,Sellos mecánicos SSIC ySellos mecánicos TC.
Sellos mecánicos cerámicos
Los sellos mecánicos cerámicos son componentes críticos en diversas aplicaciones industriales, diseñados para evitar fugas de fluidos entre dos superficies, como un eje giratorio y una carcasa estacionaria. Estos sellos son muy valorados por su excepcional resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y capacidad para soportar temperaturas extremas.
La función principal de los sellos mecánicos cerámicos es mantener la integridad del equipo evitando la pérdida de fluido o la contaminación. Se utilizan en numerosas industrias, incluidas las de petróleo y gas, procesamiento químico, tratamiento de agua, productos farmacéuticos y procesamiento de alimentos. El uso generalizado de estos sellos puede atribuirse a su construcción duradera; Están fabricados con materiales cerámicos avanzados que ofrecen características de rendimiento superiores en comparación con otros materiales de sello.
Los sellos mecánicos cerámicos constan de dos componentes principales: uno es una cara mecánica estacionaria (generalmente hecha de material cerámico) y otra es una cara mecánica giratoria (comúnmente construida con grafito de carbono). La acción de sellado se produce cuando ambas caras se presionan entre sí utilizando la fuerza de un resorte, creando una barrera eficaz contra las fugas de fluido. A medida que el equipo funciona, la película lubricante entre las caras de sellado reduce la fricción y el desgaste mientras mantiene un sello hermético.
Un factor crucial que diferencia a los sellos mecánicos cerámicos de otros tipos es su excelente resistencia al desgaste. Los materiales cerámicos poseen excelentes propiedades de dureza que les permiten soportar condiciones abrasivas sin daños importantes. Esto da como resultado sellos más duraderos que requieren reemplazo o mantenimiento menos frecuente que los fabricados con materiales más blandos.
Además de la resistencia al desgaste, las cerámicas también presentan una estabilidad térmica excepcional. Pueden soportar altas temperaturas sin experimentar degradación ni perder su eficacia de sellado. Esto los hace adecuados para su uso en aplicaciones de alta temperatura donde otros materiales de sellado podrían fallar prematuramente.
Por último, los sellos mecánicos cerámicos ofrecen una excelente compatibilidad química, con resistencia a diversas sustancias corrosivas. Esto los convierte en una opción atractiva para las industrias que habitualmente tratan con productos químicos agresivos y fluidos agresivos.
Los sellos mecánicos cerámicos son esencialessellos de componentesDiseñado para evitar fugas de fluidos en equipos industriales. Sus propiedades únicas, como resistencia al desgaste, estabilidad térmica y compatibilidad química, los convierten en la opción preferida para diversas aplicaciones en múltiples industrias.
| propiedad física cerámica | ||||
| Parámetro técnico | unidad | 95% | 99% | 99,50% |
| Densidad | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Dureza | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Tasa de porosidad | % | 0,4 | 0.2 | 0,15 |
| Fuerza fractural | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Coeficiente de expansión térmica. | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Conductividad térmica | W/MK | 27,8 | 26,7 | 26 |
Sellos mecánicos de carbono
El sello mecánico de carbón tiene una larga historia. El grafito es una isoforma del elemento carbono. En 1971, Estados Unidos estudió el exitoso material de sellado mecánico de grafito flexible, que resolvió la fuga de la válvula de energía atómica. Después de un procesamiento profundo, el grafito flexible se convierte en un excelente material de sellado, que se convierte en varios sellos mecánicos de carbono con el efecto de sellar componentes. Estos sellos mecánicos de carbono se utilizan en industrias químicas, petroleras y de energía eléctrica, como sellos de fluidos de alta temperatura.
Debido a que el grafito flexible se forma mediante la expansión del grafito expandido después de una temperatura alta, la cantidad de agente intercalante que queda en el grafito flexible es muy pequeña, pero no completamente, por lo que la existencia y composición del agente intercalante tienen una gran influencia en la calidad. y rendimiento del producto.
Selección del material de la cara del sello de carbono
El inventor original utilizó ácido sulfúrico concentrado como oxidante y agente intercalante. Sin embargo, después de aplicarse al sello de un componente metálico, se descubrió que una pequeña cantidad de azufre restante en el grafito flexible corroía el metal de contacto después de un uso prolongado. En vista de este punto, algunos estudiosos nacionales han intentado mejorarlo, como Song Kemin, que eligió el ácido acético y el ácido orgánico en lugar del ácido sulfúrico. ácido, lento en ácido nítrico y bajar la temperatura a temperatura ambiente, elaborado a partir de una mezcla de ácido nítrico y ácido acético. Utilizando la mezcla de ácido nítrico y ácido acético como agente de inserción, se preparó grafito expandido sin azufre con permanganato de potasio como oxidante y se añadió lentamente ácido acético al ácido nítrico. La temperatura se reduce a temperatura ambiente y se prepara la mezcla de ácido nítrico y ácido acético. Luego se añaden a esta mezcla el grafito en escamas naturales y el permanganato de potasio. Bajo agitación constante, la temperatura es de 30 C. Después de 40 minutos de reacción, el agua se lava hasta neutralidad y se seca a 50 ~ 60 C, y el grafito expandido se elabora después de una expansión a alta temperatura. Este método no logra vulcanización bajo la condición de que el producto pueda alcanzar un cierto volumen de expansión, para lograr una naturaleza relativamente estable del material sellante.
| Tipo | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marca | Impregnado | Impregnado | Fenol impregnado | Antimonio Carbono(A) | |||||
| Densidad | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Fuerza fractural | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Fuerza compresiva | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Dureza | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porosidad | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperaturas | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Sellos mecánicos de carburo de silicio
El carburo de silicio (SiC) también se conoce como carborundo y está hecho de arena de cuarzo, coque de petróleo (o coque de carbón), astillas de madera (que deben agregarse al producir carburo de silicio verde), etc. El carburo de silicio también tiene un mineral raro en la naturaleza, la morera. En las materias primas refractarias contemporáneas de C, N, B y otras materias primas refractarias de alta tecnología sin óxido, el carburo de silicio es uno de los materiales más utilizados y económicos, que puede denominarse arena de acero dorado o arena refractaria. En la actualidad, la producción industrial de carburo de silicio de China se divide en carburo de silicio negro y carburo de silicio verde, los cuales son cristales hexagonales con una proporción de 3,20 ~ 3,25 y una microdureza de 2840 ~ 3320 kg/m².
Los productos de carburo de silicio se clasifican en muchos tipos según los diferentes entornos de aplicación. Generalmente se utiliza de forma más mecánica. Por ejemplo, el carburo de silicio es un material ideal para sellos mecánicos de carburo de silicio debido a su buena resistencia a la corrosión química, alta resistencia, alta dureza, buena resistencia al desgaste, pequeño coeficiente de fricción y resistencia a altas temperaturas.
Los anillos de sellado SIC se pueden dividir en anillos estáticos, anillos móviles, anillos planos, etc. El silicio SiC se puede convertir en diversos productos de carburo, como anillo giratorio de carburo de silicio, asiento estacionario de carburo de silicio, casquillo de carburo de silicio, etc., de acuerdo con los requisitos especiales de los clientes. También se puede usar en combinación con material de grafito, y su coeficiente de fricción es menor que el de la cerámica de alúmina y la aleación dura, por lo que se puede usar con un alto valor de PV, especialmente en condiciones de ácidos fuertes y álcalis fuertes.
La fricción reducida del SIC es uno de los beneficios clave de emplearlo en sellos mecánicos. Por lo tanto, el SIC puede resistir el desgaste mejor que otros materiales, lo que prolonga la vida útil del sello. Además, la fricción reducida del SIC reduce la necesidad de lubricación. La falta de lubricación reduce la posibilidad de contaminación y corrosión, mejorando la eficiencia y confiabilidad.
SIC también tiene una gran resistencia al desgaste. Esto indica que puede aguantar un uso continuo sin deteriorarse ni romperse. Esto lo convierte en el material perfecto para usos que exigen un alto nivel de confiabilidad y durabilidad.
También se puede volver a lapear y pulir para que el sello pueda renovarse varias veces a lo largo de su vida útil. Generalmente se usa más mecánicamente, como en sellos mecánicos, por su buena resistencia a la corrosión química, alta resistencia, alta dureza, buena resistencia al desgaste, pequeño coeficiente de fricción y resistencia a altas temperaturas.
Cuando se utiliza para las caras de los sellos mecánicos, el carburo de silicio produce un mejor rendimiento, una mayor vida útil del sello, menores costos de mantenimiento y menores costos de funcionamiento para equipos rotativos como turbinas, compresores y bombas centrífugas. El carburo de silicio puede tener diferentes propiedades dependiendo de cómo haya sido fabricado. El carburo de silicio unido por reacción se forma uniendo partículas de carburo de silicio entre sí en un proceso de reacción.
Este proceso no afecta significativamente la mayoría de las propiedades físicas y térmicas del material, sin embargo sí limita la resistencia química del material. Los químicos más comunes que son un problema son los cáusticos (y otros químicos de pH alto) y los ácidos fuertes y, por lo tanto, el carburo de silicio unido por reacción no debe usarse en estas aplicaciones.
Infiltrado sinterizado por reaccióncarburo de silicio. En este tipo de material, los poros del material SIC original se llenan durante el proceso de infiltración quemando silicio metálico, por lo que aparece SiC secundario y el material adquiere propiedades mecánicas excepcionales, volviéndose resistente al desgaste. Debido a su mínima contracción, se puede utilizar en la producción de piezas grandes y complejas con tolerancias estrechas. Sin embargo, el contenido de silicio limita la temperatura máxima de funcionamiento a 1.350 °C y la resistencia química también está limitada a aproximadamente pH 10. No se recomienda el uso del material en entornos alcalinos agresivos.
SinterizadoEl carburo de silicio se obtiene sinterizando un granulado de SIC muy fino precomprimido a una temperatura de 2000 °C para formar fuertes enlaces entre los granos del material.
Primero, la red se espesa, luego la porosidad disminuye y finalmente las uniones entre los granos se sinterizan. Durante este procesamiento se produce una contracción significativa del producto, aproximadamente un 20%.
Anillo de sello SSIC es resistente a todos los productos químicos. Dado que no hay silicio metálico presente en su estructura, se puede utilizar a temperaturas de hasta 1600 °C sin afectar su resistencia.
| propiedades | R-SiC | S-SiC |
| Porosidad (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Densidad (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Dureza | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Módulo elástico (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Contenido de SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Contenido de Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Resistencia a la flexión (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Resistencia a la compresión (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Coeficiente de expansión térmica (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Resistencia al calor (en la atmósfera) (℃) | 1300 | 1600 |
sello mecánico tc
Los materiales TC tienen características de alta dureza, resistencia, resistencia a la abrasión y resistencia a la corrosión. Se le conoce como “Diente Industrial”. Debido a su rendimiento superior, ha sido ampliamente utilizado en la industria militar, aeroespacial, procesamiento mecánico, metalurgia, extracción petrolera, comunicaciones electrónicas, arquitectura y otros campos. Por ejemplo, en bombas, compresores y agitadores, los anillos de carburo de tungsteno se utilizan como sellos mecánicos. La buena resistencia a la abrasión y la alta dureza lo hacen adecuado para la fabricación de piezas resistentes al desgaste con altas temperaturas, fricción y corrosión.
Según su composición química y características de uso, el TC se puede dividir en cuatro categorías: tungsteno cobalto (YG), tungsteno-titanio (YT), tungsteno-titanio, tantalio (YW) y carburo de titanio (YN).
La aleación dura de tungsteno y cobalto (YG) está compuesta de WC y Co. Es adecuada para procesar materiales frágiles como hierro fundido, metales no ferrosos y materiales no metálicos.
La estelita (YT) se compone de WC, TiC y Co. Debido a la adición de TiC a la aleación, se mejora su resistencia al desgaste, pero la resistencia a la flexión, el rendimiento de rectificado y la conductividad térmica han disminuido. Debido a su fragilidad a bajas temperaturas, solo es adecuado para cortar materiales generales a alta velocidad y no para el procesamiento de materiales quebradizos.
Se agrega tungsteno, titanio, tantalio (niobio) y cobalto (YW) a la aleación para aumentar la dureza, la resistencia y la resistencia a la abrasión a altas temperaturas mediante una cantidad adecuada de carburo de tantalio o carburo de niobio. Al mismo tiempo, la tenacidad también mejora con un mejor rendimiento de corte integral. Se utiliza principalmente para materiales de corte duro y corte intermitente.
La clase base de titanio carbonizado (YN) es una aleación dura con una fase dura de TiC, níquel y molibdeno. Sus ventajas son alta dureza, capacidad antiadhesiva, antidesgaste y capacidad antioxidante. A una temperatura de más de 1000 grados todavía se puede mecanizar. Es aplicable al acabado continuo de aceros aleados y aceros de temple.
| modelo | contenido de níquel (% en peso) | densidad (g/cm²) | dureza (HRA) | resistencia a la flexión (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14,5-14,9 | 88,5-91,0 | 1800 |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| modelo | contenido de cobalto (% en peso) | densidad (g/cm²) | dureza (HRA) | resistencia a la flexión (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800 |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14,5-14,9 | 88,0-90,5 | 1980 |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13,9-14,5 | 87,5-89,5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87,5-89,0 | 2480 |
| YG20 | 19,6-20,2 | 13.4-13.7 | 85,5-88,0 | 2650 |
| YG25 | 24,5-25,2 | 12.9-13.2 | 84,5-87,5 | 2850 |